Motor de 2,0 ltr. Programa autodidáctico 233 - Diseño y funcionamiento
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El motor de 2,0 ltr. es un derivado de una En este programa autodidáctico se puede generación de motores que ha probado sus familiarizar con el diseño/funcionamiento del virtudes y cuenta con un largo historial. motor de la Serie 113 en comparación con la Serie 827 con árbol intermediario para la El diseño de su bloque es parecido al de los impulsión del distribuidor de encendido. motores de 1,6 ltr. y 1,8 ltr. El motor con árbol intermediario se viene Sus componentes, tales como la bomba de incorporando en el Golf Cabrio desde 05/99. líquido refrigerante, las conducciones de líquido refrigerante, la bomba de aceite y el Asimismo se presenta aquí el motor de 2,0 ltr. / accionamiento de la bomba de aceite funcionan 88 kW con árbol de levas móviles (Flino) y se del mismo modo. presentan asimismo ciertas innovaciones funcionales. El motor se distingue por tener funciones de regulación de sistemas, que reducen intensamente las emisiones contaminantes en los gases de escape. Se produce como Series 113 y 827, con diferencias en detalles del diseño entre una y otra serie. 233_024 NUEVO Atención Nota El programa autodidáctico Las instrucciones de comprobación, ajuste y reparación no es manual de reparaciones. se consultarán en la documentación del Servicio Post- Venta prevista para esos efectos. 2
Referencia rápida Motor de 2,0 ltr. / 85 kW AQY/ATU . . . . . . . . . . . . . 4 Respiradero del cárter del cigüeñal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Inyección de combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Pistones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Retenes de PTFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Sistema de aire secundario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Regulación de gases de escape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Vigilancia de gases de escape OBD II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Cuadro general del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Esquema de funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Autodiagnóstico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 El motor 2,0 l /88 kW no se va a montar! Motor de 2,0 ltr. / 88 kW ATF/ASU . . . . . . . . . . . . . 26 Árbol de levas móviles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Cuadro general del sistema ATF/ASU . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Esquema de funciones ATF/ASU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Prolongación de los intervalos de mantenimiento . . . . . . . . 34 Pruebe sus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3
Motor de 2,0 ltr. / 85 kW AQY/ATU Datos técnicos Diferencias / aspectos en común 233_012 233_013 Serie 113 – motor AQY Serie 827 – motor ATU Serie 113 827 Letras distintivas del motor AQY ATU Arquitectura Motor de 4 cilindros en línea Cilindrada 1.984 cc Diámetro de cilindros 82,5 mm Carrera 92,8 mm Relación de compresión 10,5 : 1 10,0 : 1 Potencia nominal 85 kW / 5.200 min-1 85 kW / 5.400 min-1 Par 170 Nm / 2.400 min-1 165 Nm / 3.200 min-1 4
Características técnicas Diferencias / aspectos en común AQY ATU Gestión del motor Motronic 5.9.2 Regulación lambda Sonda precatalizador Sonda postcatalizador Regulación de picado 2 sensores de picado 1 sensor de picado Sistema de Distribución estática de alta tensión Distribuidor de encendido rotativo encendido con bobinas de doble chispa Testigo de aviso de En el cuadro de instrumentos Inexistente gases de escape Sólo versiones con cambio manual (EU4) Depuración de gases Sistema de aire secundario sin Sistema de aire secundario con de escape válvula de inyección de aire válvula de inyección de aire secundario secundario Combustible Super sin plomo 95 octanos Research Super sin plomo 95 octanos Research Norma sobre EU 4 cambio manual D4 cambio manual emisiones de escape D4 cambio automático D3 cambio automático AQY ATU AQY ATU 233_002 233_001 Comparación de las curvas de potencia Comparación de las curvas de par 5
Motor de 2,0 ltr. / 85 kW AQY/ATU Cuadro general del motor Diferencias / aspectos en común 233_003 233_004 Motor AQY Motor ATU – Motor AQY sin distribuidor de encendido, distribución estática de alta tensión; suspensión del motor en forma de soportes de Diferencias acusadas alojamiento pendular. – Motor ATU con distribuidor de encendido, impulsado a través de árbol intermediario; suspensiones del motor en versión convencional. – La bomba de aceite del motor AQY es una versión de engranajes interiores. Se impulsa Detalles sobre los grupos componentes de con una cadena desde el cigüeñal. La bomba ambos motores: de aceite del motor ATU se impulsa a través de un árbol intermediario. – El cigüeñal se apoya en 5 cojinetes. – Inyectores de aceite para la refrigeración de – El bloque es de fundición gris. los pistones: El motor ATU no tiene – El respiradero del cárter del cigüeñal se refrigeración de los pistones. establece a través de la tapa de la culata. – Detección de marcas de referencia y régimen – Con pistones reducidos en peso, para a través de transmisor explorando el disminuir las masas de inercia del motor. cigüeñal. – La culata es de aluminio. – Detección de fases mediante transmisor Hall. – El cárter de aceite del motor AQY es de En el árbol de levas para el motor AQY y en aluminio y tiene 3 puntos atornillados hacia el el distribuidor de encendido para el motor cambio. ATU. 6
233_019 233_005 Motor AQY Motor ATU La culata de flujo transversal está orientada en El colector de escape es una versión de acero probados detalles de diseño. inoxidable con doble garganta. Cada cilindro tiene su propio conducto de También se monta en el motor de 1,6 ltr. con escape, y éstos confluyen luego por parejas. colector de admisión diferida. Se implanta el mando suave de válvulas: Ofrece las siguientes ventajas: – Empujadores hidráulicos de taza Ø 35 mm – Intercambio de gases optimizado, mediante – Válvulas de escape Ø 33 mm conducto de turbulencia espiroidal, para – Válvulas de admisión Ø 40 mm mejorar el comportamiento dinámico y las – Vástago de válvulas Ø 7 mm emisiones de escape Carrera de las válvulas de admisión 10,6 mm – El colector de admisión en la parte delantera Carrera de las válvulas de escape 10,6 mm del motor tiene características adecuadas para colisiones, por haber más espacio entre el colector de admisión y la chapa antisalpicaduras. El colector es una versión dividida en dos piezas. 7
Respiradero del cárter del cigüeñal Calefactado eléctricamente Carcasa del respiradero Colector de admisión Resistencia de calefacción 233_027 Misión Como se sabe, para compensar las diferencias de presión en el cárter del cigüeñal se monta un respiradero. +30 El bloque motor, desde el cárter de aceite hasta la tapa de la culata, no sólo se invade con J17 niebla de aceite procedente del cárter, sino también los gases que se fugan de la cámara de combustión a través de la zona de los segmentos. S243 10A Con el movimiento alternativo de bombeo de los pistones se realimenta esta mezcla de niebla aceitosa y gases a través del respiradero en la tapa de la culata hacia el colector de admisión. N79 Para evitar que estos vapores puedan condensar y congelarse en invierno al ingresar en el colector de admisión, se ha equipado el sitio de 233_028 la entrada con una resistencia de calefacción anular eléctrica. Tiempo de funcionamiento Conexión eléctrica La resistencia de calefacción funciona siempre J17 Relé para bomba de combustible que esté “conectado el encendido“. N79 Resistencia de calefacción (respiradero del cárter del cigüeñal) 8
Inyección de combustible Inyector con baño de aire El motor ATU no monta inyectores con baño de aire. Regulador de presión Regleta distribución combustible Inyector del colector de admisión 233_029 Tubo de aire Alimentación combustible Cada cilindro tiene asignado un inyector. Los cuatro inyectores van insertados por la parte superior en la regleta de distribución de combustible y por la parte inferior en el colector de admisión del motor. El combustible los recorre de arriba hacia abajo, Alimentación en el procedimiento de alimentación vertical procedente del llamado “top-feed“. tubo de aire La preparación de la mezcla mejora por medio del baño de aire adicional en que se encuentran los inyectores. Un tubo de aire está comunicado con el colector de admisión. Cada inyector está comunicado a su vez con el tubo de aire. Debido a la depresión generada en el tubo de Baño de aire aspiración se aspira aire del colector de admisión y se lo alimenta hacia los inyectores a través del tubo de aire. La acción recíproca entre las moléculas del 233_030 combustible y el aire hace que el combustible se pulverice de forma muy refinada. Ventajas: El baño de aire actúa principalmente a régimen de carga parcial del motor. Mejora la calidad de la combustión. Se reducen los contaminantes en los gases de escape. 9
Pistones Arquitectura de los pistones Capa de Se emplean pistones de aluminio en construcción grafito aligerada. Poseen una falda grafitada, en una versión recortada, y cojinetes desplazados hacia Falda corta dentro para el bulón. De ese modo se produce la geometría de una caja. Esto permite utilizar un bulón más corto y ligero. 233_031 La cabeza del pistón tiene integrada la cámara de combustión. A las ventajas de la construcción más ligera de los pistones y bulones se añade el funcionamiento del pistón sobre una superficie de contacto relativamente estrecha. Falda cajeada La geometría del pistón exige una posición de montaje específica. Se la marca con una flecha indicativa sobre la cabeza del pistón (indica hacia la polea). Refrigeración de los pistones 233_032 Para intensificar la refrigeración de los pistones se extrae del circuito una pequeña parte del aceite lubricante y se proyecta hacia los pistones. Inyector de aceite con A esos efectos hay un inyector de aceite en la base válvula de de cada cilindro, atornillado fijamente al bloque, descarga por que recibe aceite directamente de la bomba a sobrepresión través de un conducto. El inyector de aceite tiene una válvula de descarga, que abre a una sobrepresión comprendida entre 0,25 y 0,32 MPa. El aceite lubricante se conduce hacia el interior del pistón y lo refrigera de esa forma. El motor ATU no incluye inyectores de aceite para la 233_033 refrigeración de los pistones. 10
Sensores Rueda impulsora Transmisor Hall G40 del árbol de levas El transmisor Hall va situado detrás de la rueda Rueda impulsora del árbol de levas. generatriz La rueda generatriz de impulsos va fijada en la de impulsos parte posterior de la rueda impulsora del árbol de levas. Aplicaciones de la señal Con ayuda del transmisor Hall se determina la posición del árbol de levas. Aparte de ello se utiliza como transmisor para el ciclo de arranque rápido. 233_034 Funcionamiento y configuración Rueda generatriz de impulsos con ventanas La rueda generatriz de impulsos tiene dos ventanas de exploración de exploración anchas y dos estrechas. De esa forma se genera una secuencia característica de señales para cada 90o de giro del cigüeñal. La unidad de control del motor determina así la posición del árbol de levas y gestiona la inyección de combustible y el encendido, antes que el motor haya efectuado una media vuelta (transmisor de arranque rápido). Con ello mejora el comportamiento de arranque en 233_035 frío. Durante el arranque en frío se producen unas emisiones de escape más bajas. Transmisor Hall Función supletoria y autodiagnóstico Si se avería el transmisor Hall, el motor sigue en funcionamiento empleando una señal supletoria. Para efectos de seguridad se retrasa el ángulo de encendido. El sensor se comprueba con el autodiagnóstico. 233_036 Atención: El motor ATU tiene una distribución rotativa del encendido, impulsada a través del árbol intermediario. Transmisor Hall Rotor obturador El transmisor Hall y el rotor obturador van alojados en el distribuidor. 233_006 11
Retenes de PTFE Los retenes del cigüeñal y del árbol de levas son p olitt etraff luore versiones radiales de PTFE (p e tileno). El PTFE también se conoce bajo la denominación comercial de teflón y designa a una clase específica de material plástico resistente al desgaste y a efectos del calor. Estos retenes poseen unas funciones de sellado mejoradas hacia el interior y protegen el motor contra la penetración de partículas de desgaste y polvo del exterior. El labio de estanqueidad va dotado de un dibujo espiroidal monodireccional para el retorno. Las nervaduras en la circunferencia exterior respaldan el asiento del retén en el bloque. 233_037 La geometría y el material exigen nuevas Nervaduras en la circunferencia herramientas auxiliares para el montaje fiable de exterior esta nueva generación de retenes y para este nuevo modo de montarlos. Labio de estanqueidad con dibujo espiroidal para el retorno Los retenes de PTFE se montan en seco. Los muñones de estanqueidad del Labio antipolvo cigüeñal / árbol de levas deben estar exentos de grasa. Los retenes de PTFE se deben Muñón del montar siempre con orientación cigüeñal obligatoria (retenes derechos y retenes izquierdos). Obsérvense a este respecto las instrucciones exactas que se proporcionan para el montaje en 233_038 el Manual de Reparaciones del motor de 2,0 ltr. / 85 kW, mecánica. 12
Sistema de aire secundario El sistema de aire secundario no En el Motor AQY, la válvula es idéntico en ambos motores. La combinada es abierta directamente válvula de control de aire por la presión de la bomba de aire secundario solamente existe en secundario, y cierra por la fuerza de los motores ATU. un muelle en contra del motor. 5 p 6 p 4 2 t° 1 3 233_008 Sistema de aire secundario - activado Situación de partida Configuración del sistema En la fase de arranque en frío de un motor son A partir del filtro de aire -1- la bomba de aire relativamente elevadas las concentraciones secundario -2- sopla aire adicional directamente contaminantes de hidrocarburos sin quemar, no detrás de las válvulas de escape durante el habiéndose alcanzado todavía la temperatura arranque del motor. de servicio del catalizador. El sistema trabaja en acción conjunta de los Para reducir las emisiones contaminantes en esta siguientes componentes: fase se utiliza el sistema de aire secundario. Inyectando aire (secundario) adicional en los – Unidad de control del motor -3- gases de escape se enriquecen éstos con – Relé para bomba de aire secundario -4- oxígeno. A raíz de ello se produce una – Bomba de aire secundario -2- recombustión térmica de las partículas de – Válvula de control de aire secundario -5- monóxido de carbono (CO) y de hidrocarburos – Válvula combinada -6- (HC) sin quemar que están contenidos en los gases de escape. Las magnitudes de entrada para la unidad de Por otra parte, el catalizador alcanza más control del motor son: la temperatura del líquido rápidamente su temperatura de servicio, gracias refrigerante -to- y la regulación lambda -λ-. al calor producido con la recombustión. 13
Sistema de aire secundario 5 6 p 4 2 t° 1 3 Sin corriente 233_009 Sistema de aire secundario - no activado Descripción de las funciones La bomba de aire secundario recibe tensión a través del relé que tiene asignado. La unidad de control del El sistema de aire secundario sólo se activa por motor excita paralelamente la válvula de inyección tiempo limitado y en dos estados operativos: de aire secundario, a través de la cual se acciona entonces la válvula combinada, por medio de la – arranque en frío depresión “p“. – al ralentí tras el arranque en caliente, para A través de la bomba de aire secundario se impele efectos de autodiagnóstico brevemente el aire en el flujo de los gases de escape, detrás de las correspondientes válvulas de Lo activa la unidad de control del motor en escape. función de las condiciones operativas dadas. En estado no activado, los gases de escape calientes también están aplicados a la válvula combinada. Esta válvula cierra el paso de los gases de escape hacia la bomba de aire secundario. Estado ope- Tempera- Tiempo rativo tura líquido activado El sistema se comprueba por medio del refrigerante autodiagnóstico, aprovechando la excitación. Arranque en +5 ... 33 oC 100 s frío La regulación lambda tiene que activarse durante esa operación, debido a que la mayor concentración Arranque en hasta 10 s de oxígeno en los gases de escape reduce la tensión caliente máx. 96 oC de la sonda. Ralentí Estando intacto el sistema de aire secundario, las sondas lambda tienen que comprobar la existencia de una mezcla extremadamente pobre. 14
Regulación de gases de escape ¿Por qué una segunda sonda lambda? Sonda lambda G39 ante el catalizador Catalizador Terminales de las sondas lambda en la red de a bordo 233_039 Sonda lambda G130 después del catalizador El posicionamiento de las sondas lambda en el Las disposiciones ahora más estrictas sobre las sistema de escape posee una gran importancia emisiones de escape obligan a una regulación para la regulación de los gases de escape. Las lambda rápida y precisa. sondas están expuestas a altos niveles de suciedad en los gases de escape. Adicionalmente a la sonda ante el catalizador (G39) se ha implantado por ello una segunda Después del catalizador, la sonda resulta menos sonda lambda (calefactada) en el sistema de expuesta a suciedad. escape después del catalizador (G130). Sirve para comprobar el funcionamiento del Sin embargo, debido a los largos recorridos de catalizador. Adicionalmente se lleva a cabo una los gases de escape, sería demasiado lenta la autoadaptación de la sonda ante el catalizador reacción de la regulación lambda si se instalara (G39). una sola sonda después del catalizador. 15
Regulación de gases de escape G28 Transmisor de régimen del motor Motor Aire aspirado G39 Sonda lambda ante catalizador Catalizador Gases de G70 Medidor de la masa de aire escape G130 Sonda lambda después de catalizador UG39 Tensión sonda lambda ante catalizador G28 UG130 Tensión sonda lambda después del G70 G39 G130 catalizador Combustible UV Tensión de control inyectores UV U G39 U G130 J220 233_040 Las señales relativas a la masa de aire y al Al mismo tiempo se verifica el grado de régimen del motor constituyen la base para la conversión catalítica (medida de la depuración) señal de inyección (Uv). del catalizador por parte de la sonda 2. Con ayuda de la señal procedente de la sonda La unidad de control del motor compara las lambda, la unidad de control del motor calcula tensiones UG39 de la sonda ante catalizador y el factor de corrección adicional para la UG130 de la sonda postcatalizador. inyección, que debe intervenir con motivo de la regulación lambda (aumentar/reducir). Si esta relación proporcional difiere del valor teórico, se detecta como función anómala del El continuo intercambio de datos da por catalizador y se inscribe como avería en la resultado así los ciclos de regulación. memoria. En la unidad de control está programada Las curvas de tensión de ambas sondas pueden asimismo la familia de características lambda. ser comprobadas con el autodiagnóstico. Tiene definidos los diferentes estados operativos del motor. Efectos en caso de ausentarse la función Con ayuda de un segundo circuito de regulación Si se avería la sonda ante el catalizador, deja de se procede a corregir el desplazamiento de la funcionar la regulación lambda. La curva de tensión dentro de un margen definido autoadaptación se bloquea. (autoadaptación), lo cual asegura una El sistema adopta la función de emergencia a composición de la mezcla estable a largo plazo. través de un control por familia de La regulación de la sonda postcatalizador tiene características. prioridad ante la de la sonda precatalizador. En caso de averiarse la sonda posterior al catalizador se sigue efectuando la regulación lambda. El funcionamiento del catalizador no se puede verificar en ese caso. 16
Vigilancia de gases de escape OBD II Las funciones anómalas y los componentes averiados en la gestión del motor pueden traducirse en un considerable aumento de las emisiones contaminantes. OBD Para evitar esto se ha implantado el sistema OBD. On-Board Diagnose Se trata de un sistema de diagnóstico integrado en la gestión del motor del vehículo, que vigila continuamente los componentes de relevancia para la composición de los gases de escape. El sistema Motronic 5.9.2 de ambos motores de 2,0 ltr. cumple con estos planteamientos. 5.9.2 Motronic Al ocurrir fallos en componentes de relevancia para la composición de los gases de escape se informa al conductor a través de un testigo de 233_014 aviso (testigo de aviso de gases de escape K83), pero únicamente en el caso del motor AQY con cambio manual. Circuito eléctrico El testigo de aviso está integrado en el cuadro – Luz intermitente: 3 4 100 120 140 1/min x 1000 5 80 km/h 160 de instrumentos, comunicado directamente con Está dada una avería, que provoca 2 60 180 6 40 200 1 20 220 7 240 la unidad de control del motor y registrado en la daños en el catalizador en estas memoria de averías. Se enciende, igual que condiciones de la marcha. Ya sólo se 233_007 todos los testigos luminosos, durante unos debe conducir con una menor segundos al conectar el encendido. potencia. Si no se apaga después de arrancar el motor o – Luz permanente: si se enciende o parpadea durante la marcha, Está dada una avería que declina la significa que hay un fallo en el sistema composición de los gases de escape. electrónico del motor o en los componentes relevantes para la composición de los gases de escape. Para el cliente, es un indicativo dirigido a su J285 K83 atención, para que solicite la asistencia 32 correspondiente en un taller de servicio. Ver también SSP 175. 17 J220 233_041 17
Cuadro general del sistema Motronic 5.9.2 La nueva Motronic 5.9.2 realiza mejoras técnicas Cumple con los requisitos de OBD II. para el arranque del motor, para un menor Verifica continuamente las emisiones consumo de combustible y una reducción de las contaminantes. A través del código de emisiones de escape. conformidad (“readiness code“) se visualizan diagnósticos de relevancia para la composición de los gases de escape. Transmisor de régimen del motor G28 Transmisor Hall G40 Transmisor Hall G40 en el distribuidor de encendido Medidor de la masa de aire por película caliente G70 y transmisor temperatura del aire aspirado G42 Medidor de la masa de aire G70 Transmisor de temperatura en el colector de admisión G72 Unidad de mando de la mariposa J338 con conmutador de ralentí F60 Potenciómetro de la mariposa G69 Potenciómetro del actuador de la mariposa G88 Sonda lambda G39 CAN-Bus H CAN-Bus L Sonda lambda después de catalizador G130 Transmisor temperatura líquido refrigerante G62 Sensor de picado I G61 Sensor de picado II G66 Señales suplementarias: Activación compresor Climatizador dispuesto 18 Señal de velocidad de marcha
In el sistema Motronic 5.9.2 de Véase también la tabla ambos motores se diferencian "Diferencias / aspectos en común!" ciertos componentes. Difieren: * sólo AQY ** sólo ATU Testigo de aviso de gases de Unidad de control escape K83 Motronic J220 Relé bomba de combustible J17 Bomba de combustible G6 Inyectores N30 … N33 Transformador de encendido N152 Electroválvula para depósito de carbón activo N80 Unidad de mando de la mariposa J338 con actuador de la mariposa V60 Calefacción para sonda lambda Z19 Terminal para diagnósticos Calefacción para sonda lambda 1 después de catalizador Z29 Válvula de inyección de aire secundario N112 Relé para bomba de aire secundario J299 y motor para bomba de aire secundario V101 Señales suplementarias: 233_010 Desactivación compresor Señal de consumo de combustible 19
Esquema de funciones Motor AQY J17 4 D 5 6 ST ST Z19 G39 Z29 G130 N80 G42/G70 N112 λ λ N30 N31 N32 N33 + 14 A J220 - + M K83 V60 CAN - BUS H CAN - BUS L F60 G88 G69 J338 G40 G28 M G6 31 Leyenda del esquema de funciones, ver página 33. 20
D/+30 D/+15 +30 E45 31 F47 F J299 V101 N79 2 M 4 F36 1 2 3 4 N152 G66 G61 G62 I IV II III Q P 31 in out 233_011 21
Esquema de funciones Motor ATU 30 15 S J17 12 D 5 6 ST ST Z19 G39 Z28/G108 N80 G72 G70 λ λ N30 N31 N32 N33 + 14 A J220 - M K83 V60 CAN - BUS H CAN - BUS L F60 G88 G69 J338 G28 G G6 M 31 Leyenda del esquema de funciones, ver página 33. 22
30 15 S X E45 31 F47 F J299 V101 N79 N112 M 4 F36 X 1 2 3 4 G66 G62 G40 N152 N157 Q P 31 233_015 in out 23
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